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用电涡流传感器测量轮辋尺寸的方法及误差分析涂军周文祥西南交通大学摘 要 :通过应用电涡流传感器扫描测量轮辋尺寸的试验 ,及时对不同的测量区段进行标定,确定各个测量区 段的标定函数,测量轮辋尺寸,最后进行了测量误差分析。关键词:电涡流, 传感器, 轮辋尺寸, 标定函数, 误差分析Study on Measurement of Wheel Prof ile with Eddy CurrentSensorTuJunZhouWenxiangAbstract : With the employment of eddy current sensor in experiments ,a measurement scheme is introduced. The key pointsofwheelprofilearescannedandmeasured.Themeasurement apparatusiscalibratedtimelyindifferentmeasuredparts.Theerrorcalibration functions are worked out. Finally , the whole wheel profile is figured out and the measurement errors areanalyzed1Keywords :eddy current , sensor , wheel profile , calibration function , error analysis曲线1表示轮辋原形轮廓线,2表示轮辋磨耗后轮1引言随着列车提速,车轮踏面和轮缘磨耗日益加剧, 及时准确检测轮对的几何参数十分重要。目前,我 国在货车轮对的段修线上,主要是用第四种检查器测量轮辋参数;用专用量具检测车轮直径和轮对内 侧距。测量时,先将结果用粉笔记在轮对上,再抄录 在卡片上,最后录入微机,测量方式中间环节多,实 测结果人为误差大。车轮踏面外形参数[1,2]定义如图1所示,图中收稿日期:2002年12月廓线的一种形式。轮辋厚度定义为A、车轮踏面磨 耗为 B 、车轮直径为 R 、轮缘厚度为 D、轮辋宽度为E,其中以轮缘厚度D最为关键,也最难测量。实 际测量时,上述参数通过间隔120°的3个断面求平 均来确定。对于轮对几何参数的自动测量,各铁路发达国家研制开发的装置大致有两种[3～7]:一种是利用超 声波技术,一种是利用CCD技术。俄罗斯在1995年前后采用超声波测量方法,研制成功自动检测装置[3],车辆以不大于5km/h的速度运行,用传感器组测出车轮各特征表面,经处理得出数据的轮径误10 - 5 + 517131 ×10 - 7 t - 412594 ×10 - 11 t2 - 115887×10-13t3,以0℃时的样件长度作为基准尺寸,L0 =4917722 ,因为 t0 T ,所以由式 (6)得取热变形值是今后精密机械发展的必然趋势。参考文献王启平等编著 1 精密加工工艺学. 国防工业出版社,t0T1ΔL = L1 - L2 =[T∫0u(t)dt]L01990:1～12= 011082 - 011121 = - 010039mm由此可见,两种方法所产生的误差达4μm,这是 不容忽视的。5结语在工程中计算热变形时,通常使用平均线膨胀 系数进行求解。平均线膨胀系数实际是实验数值, 对不同的材料或同一材料但材料成份含量有变化的 数值都是不一样的,且是一定温度范围内的数值,这 在实际精密工程应用中必然带来不容忽视的误差值。使用平均线膨胀系数方法可以大幅提高计算精度,用它替代目前仍广泛使用的平均线膨胀系数求2 陈子辰. 热模态理论和机床热态精度控制策略研究.浙江 大学博士论文,1989A V Push. Predication or thermal dispalcements in spindle u2nits. Sov. Eng. Res. ,V5 n5 May,1985JBryan.Internationalstatusofthermalerrorresearch.CIRPAnnals ,1990P A Mekeown.The role of precision engineering inmanufactur2ing of the future. CIRP Annals , 19876 田 莳.材料物理性能.北京航空航天大学出版社,2001:196～2047 金属材料热膨胀特征参数的测定. GB/ T 433921999:1～10第一作者:苗恩铭,合肥工业大学仪